[发明专利]BiVO4

说明书

本发明公开一种BiVO₄/2D g‑C₃N₄Z型异质结光催化剂的制备方法，具体方法为：先通过水热反应法制备BiVO₄，热聚合三聚氰胺制备石墨相氮化碳(g‑C₃N₄)，通过热氧化剥离得到2D g‑C₃N₄，然后以甲醇为溶剂，通过超声辅助化学吸附法制备BiVO₄/2D g‑C₃N₄Z型异质结光催化剂。本发明制备的BiVO₄/2D g‑C₃N₄Z型异质结光催化剂中，2D g‑C₃N₄分布在BiVO₄的表面形成Z型异质结结构，能够快速分离光生电子和空穴，提高光电子的寿命，减小了光生电子空穴复合率，对可见光具有良好的响应，在催化反应40min后，罗丹明B溶液的降解率可达到93.0％。该材料可用于光降解有机污染物，对环境治理具有重要的意义。

技术领域

本发明属于光催化剂技术领域，涉及一种BiVO₄/2D g-C₃N₄Z型异质结光催化剂的制备方法。

背景技术

以半导体氧化物为主体的光催化技术，凭借其自身没有污染、完成工艺简单、能够直接利用太阳能作为反应光源并可以生产清洁能源等优良特性，成为目前治理环境污染物比较有效的技术。BiVO₄作为一种新型半导体材料，其带隙窄(2.40eV左右)，具有优秀的可见光响应，导带和价带位置(对比标准氢电极)适宜，是同时具有光解水产氧、还原、降解污染物能力的一种有效半导体光催化剂。然而，BiVO₄光催化剂具有电荷传输能力差、复合快、吸附性差等特点，限制了其光催化活性。BiVO₄与其它半导体构建恰当的复合光催化材料是提高光生电荷分离，延长光生电子-空穴对寿命有效途径之一。

g-C₃N₄是一种有机聚合物半导体，是由单层的氮化碳薄片层层堆叠所成的，具有与石墨稀相似的片层结构，故称之为类石墨相氮化碳。其层上的基本组成结构单元可以由三嗪环(C₃N₃)和七嗪环(C₆N₇)构成。在这两种结构单元中，C、N原子均发生sp²杂化，通过P_z轨道上孤对电子形成一个类似于苯环结构的大π键，组成一个高度离域的共轭体系。g-C₃N₄的导带是由C原子P_z轨道组成，其导带位置约为-1.30eV；而价带则是由N原子的P_z轨道组成，价带位置约为1.40eV， g-C₃N₄的带隙宽度为2.70eV。如我们所知，将BiVO₄和g-C₃N₄光催化剂复合成异质结，可以提升光催化活性。

现有技术的制备方法，存在光生载流子由体相到表面传输距离大、光生电子空穴对的复合率高的缺点，使BiVO₄和g-C₃N₄之间的协同作用难以有效地发挥，限制了其光催化活性的进一步提高。

发明内容